AESA

3. 기본 개념

AESA 레이더는 다수의 소형 송수신기 모듈(TRM)을 배열하여 구성된다. 각 TRM은 송신기, 수신기, 안테나 소자, 위상 천이 장치 등을 포함한다. 각 TRM에서 송신되는 신호의 위상을 개별적으로 제어하여 빔의 방향을 조절한다.^[51] AESA는 수동 전자식 주사 배열(PESA)와 달리 각 모듈이 독립적인 신호를 생성하고 방사하여, 다수의 빔을 동시에 생성하고 여러 주파수에서 작동할 수 있다.

4. 장점

AESA는 PESA의 기능에 여러 장점을 추가한다. AESA의 주요 장점은 다음과 같다:

• 낮은 피탐지성 (LPI): AESA 레이더는 주파수 가변, 빔 확산 등 다양한 기술을 통해 레이더 경고 수신기(RWR)에 탐지될 확률을 줄인다. 이는 펄스마다 주파수를 변경하고 무작위 시퀀스를 사용하여 주파수를 변경하기 때문에 가능하다.^[9] 기존 RWR은 AESA 레이더에 대해 효과가 떨어지므로, AESA는 "요격 확률 감소 레이더"라고도 불린다.
• 높은 재밍 저항성: AESA 레이더는 주파수 변경, 광대역 확산(첩) 등의 기술을 통해 재밍 공격에 대한 높은 저항성을 가진다. 단일 펄스에서도 주파수를 광대역에 걸쳐 확산시켜 재밍을 어렵게 만든다.
• 다중 빔 형성: 여러 개의 독립적인 빔을 동시에 형성하여 탐색, 추적, 미사일 유도 등 다양한 임무를 동시에 수행할 수 있다.
• 다기능: AESA는 각 요소가 강력한 무선 수신기이므로, 레이더 기능 외에도 통신, 전자전 등 다양한 용도로 활용될 수 있다. 예를 들어, F-35는 AESA 시스템을 사용하여 항공기 간 센서 데이터를 전송, 합성 이미지를 생성한다. 2007년 테스트에서 노스롭 그루먼, 록히드 마틴, L-3 통신은 랩터의 AESA 시스템이 와이파이 액세스 포인트처럼 작동하여 초당 548메가비트의 속도로 데이터를 전송하고 기가비트 속도로 데이터를 수신할 수 있음을 보였다.^[11]
• 높은 신뢰성: 각 모듈이 독립적으로 작동하므로 일부 모듈에 고장이 발생해도 전체 시스템 성능에 미치는 영향이 적다. 또한, 모듈은 개별적으로 낮은 전력(약 40~60와트)으로 작동하므로 대형 고전압 전원 공급 장치가 필요하지 않다.
• 빠른 빔 조향: 전자적으로 빔을 조향하므로 기계식 레이더에 비해 훨씬 빠른 속도로 빔을 움직일 수 있다.
• 레이더 반사 단면적(RCS) 감소: 기계적으로 스캔되는 어레이를 고정된 AESA 마운트로 교체하면 항공기의 전체 RCS를 줄이는 데 도움이 될 수 있다. (일부 설계는 더 넓은 범위를 위해 기계적 스캔과 전자적 스캔을 결합하기도 한다.^[12][13])

5. 한계

AESA 레이더는 요소 간 거리가 반 파장일 때 최대 빔 각도가 대략 ±45°로 제한된다. 평면 위상 배열 안테나에서 요소 간 거리가 더 짧으면 최대 시야각(FOV)은 120°(±60°)까지 가능하다.^[15] 이 한계는 기계적 조향을 통해 극복할 수 있다.^[16][17]

6. 응용 분야

AESA(능동 전자 주사 배열) 레이더는 지상 기반 방공 시스템, 함정 탑재 레이더, 대포병 레이더 등 다양한 분야에 활용된다.

벨 연구소는 1960년에 나이키 제우스 레이더를 위상 배열 시스템으로 대체할 것을 제안했으며, 1961년 6월에 개발 승인을 받았다. 그 결과 능동형 전자 주사 배열 레이더 시스템의 초기 예인 제우스 다기능 배열 레이더(ZMAR)가 탄생했다.^[1] ZMAR은 1963년에 MAR(다기능 배열 레이더)로 이름이 바뀌었다. MAR은 넓은 공간에서 전체 전투를 단일 사이트에서 제어할 수 있게 했다. 각 MAR과 관련 전투 센터는 수백 개의 표적에 대한 추적을 처리했으며, 각 표적에 가장 적합한 포대를 선택하고 공격할 특정 표적을 넘겨주었다. MAR은 궁극적으로 성공했지만 시스템 비용은 엄청났다. 이후 MAR을 사용하지 않는 센티넬 프로그램과 같은 더 단순한 개념이 선호되면서 MAR은 폐기되었다.

소련의 첫 번째 APAR(능동 위상 배열 레이더)인 5N65는 S-225 ABM 시스템의 일부로 1963–1965년에 개발되었다. 1970–1971년에 사리 샤간 시험장에 건설되었으며 서방에서는 플랫 트윈이라는 별명이 붙었다.

최초의 군용 지상 기반 AESA는 1995년 일본 자위대에서 완전히 가동된 J/FPS-3였다. 최초의 양산형 함정 기반 AESA는 1988년에 진수된 일본 아사기리급 구축함에 도입된 OPS-24였다.^[2]

6. 1. 항공기 탑재 시스템

6. 1. 1. 주요 항공기 탑재 AESA 레이더

6. 2. 지상 및 해상 시스템

6. 2. 1. 주요 지상 및 해상 AESA 레이더

참조

_[1] Youtube The Insane Engineering of the F-35B https://www.youtube.[...] 2023-01-28
_[2] 간행물 4. Radar/ECM/ESM (Shipboard weapons of JMSDF 1952-2010) Kaijin-sha 2010-03
_[3] 웹사이트 Japan Upgrading 60 F-2s With AAM-4, J/APG-2 http://aviationweek.[...] 2015-06-17
_[4] 웹사이트 Northrop Grumman Successfully Completes F-22 Radar Flight-Test Certification (NYSE:NOC) http://www.irconnect[...] 2015-06-17
_[5] 웹사이트 Raytheon http://www.raytheon.[...] 2015-06-17
_[6] 웹사이트 A DARPA Perspective on the Future of Electronics http://www.csmantech[...]
_[7] 웹사이트 Archived copy http://www.ll.mit.ed[...] 2007-08-18
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_[10] 웹사이트 tech_conf_papers/A14 http://www.emrsdtc.c[...] 2015-06-17
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